直到宋朝才逐渐普及的大众织物，植物界保暖“翘楚”——棉花

撰文 / 史军

衣食住行是人类生存的四件大事，防寒保暖的衣物和填饱肚子的食物更是重中之重。

棉花的种植和利用不仅满足了人们对衣物和食物的需求，作为人类文明发展的重要一环，棉花的影响力远远超出了我们的想象。

棉花的开发利用，不仅仅改变了人类的衣着，更在很大程度上影响了经济贸易和世界历史发展的进程，棉纺织业的迅猛发展也成为英国第一工业革命的重要动力。而且，棉花的能耐不仅如此，棉花还促使人类在对抗昆虫的道路上迈出了一大步。让转基因作物真正商品化，棉花发挥了至关重要的作用。

认识一下棉花大家族

我们常说的棉花并不是一种植物，而是锦葵科棉属的20多种植物的通称。

到今天，人类种植的棉花有4种，分别是草棉、亚洲棉、大陆棉和海岛棉。其中，草棉发源于非洲南部，一直向东传入中国。但是由于纤维粗短，并不是纺织的好原料，现在已经很少有栽培了。

亚洲棉是中国栽培历史最长的棉花种类，这些棉花从印度经过缅甸、泰国和越南传入中国南方，在战国时期就有种植棉花的记录，但直到12世纪才真正推广到中国全境。

在随后的数百年时间里，亚洲棉一直是中国棉花的主力。只是亚洲棉的纤维还是不够长，在大陆棉出现之后，很快就被取代了。

目前，世界上种植最多的是来自美洲的大陆棉和海岛棉。

大陆棉出产于中美洲的大陆区域，而海岛棉的“老家”则在南美洲，中美洲和加勒比海地区，来自美洲的兄俩弟棉纤维很长，很适合纺织，尤其是大陆棉的栽种性能优良，占目前棉花产量的90%以上。

海岛棉的产量虽然只有5%~8%，但是海岛棉的纤维是4种棉花中最长的。所以被用于高档面料的纺织，算得上是棉花中的贵族了。

为衣物而生的亲肤面料

棉花虽然叫花，但是并不是植物的花，而是种子上的纤维附属物，就好像我们会长出头发一样，棉花的种子会长出很多雪白的纤维。不过，表面上看这些棉花纤维是白色的，但是在显微镜下我们就是发现它们的真身是透明的。只不过这些纤维是中空的，其中填充的空气让我们感觉棉花是白色的。也正是因为中空的结构，棉花才有了很好的保暖和透气性能。

在西方的传说中，棉花是一种神话般的植物，它们来自于一只小羊，当小羊把身旁的绿叶啃食干净的时候，就会留下一身洁白的羊毛供人们采摘。

在公元10世纪的时候，棉花被带到了西班牙，并在此生根发芽，发展了欧洲最初的棉纺织业。

但是，当印度的印花布被贩卖到欧洲的时候，欧洲人立刻就被这种面料征服了，柔软的质地，舒适的穿着感加上鲜艳的色彩，那才是完美的穿着材料。

实际上，欧洲在18世纪才有了真正意义上的棉纺织品。

到今天为止，棉花已经是运用最广泛，用量最大的天然纺织材料。这是跟棉花出色的性能分不开的。

棉花的纤维长，容易纺线和牢固地附着色素，并且有良好的吸湿性和透气性，简直就是为人类衣物而生的材料。

对抗虫害的转基因棉花

随着棉花种植面积的不断扩大，以及人类对棉花的依赖性越来越强，终究会面对一个棘手的问题，那就是病虫害问题，而让棉花种植者大为头疼的就是棉铃虫。

棉铃虫是一种棘手的害虫，在黄河流域棉花主产区，一个生长季节会繁殖4代，在长江流域棉花产区，一年会繁殖5代。

棉铃虫幼虫的胃口特别好，棉花的花蕾、花朵、果子和嫩叶都成为它们的食物。经过棉铃虫的一番啃食之后，棉田几乎会面临绝收的困境。

虽然农药对于棉铃虫有一定的控制作用，但很多棉铃虫已经有了抗药性，在1995年的时候，很多产棉区的棉铃虫对拟除虫菊酯类农药的抗药性已经达到了惊人的程度。据说，有些地方的棉铃虫已经可以在农药里面游泳了。说法有些夸张，但是足以让人感受当时棉农的无奈。

要对付棉铃虫，看起来需要新型的农药产品。

科学家早在20世纪50年代就发现了一种能够高效杀虫且对人体无害的生物农药，这就是Bt蛋白。这里的Bt是苏云金芽孢杆菌的拉丁名Bacillus thuringiensis的缩写。

种细菌会产生一种特殊的蛋白质，蛋白质在进入昆虫肠道之后会发生水解，释放出毒多肽分子，这些毒素可以与昆虫体内肠道上皮细胞表面的特异受体相互作用，诱导细胞膜产生一些孔道，扰乱细胞的渗透平衡，并引起细胞肿胀甚至裂解，伴随着上述过程昆虫幼虫将停止进食，最终导致死亡。同时，人类的肠道上皮细胞表面并没有Bt蛋白的受体，所以这种生物农药对人体是安全的。

20世纪80年代，科学家把负责产生Bt蛋白的基因从苏云金芽孢杆菌中“搬”到了农作物之中，并让这些农作物能够产生Bt蛋白。这样就可以让作物随时拥有保护自己的化学武器，不仅能提高杀虫的效率，还能减少施用农药的次数，对于保护肉食性昆虫也是有利的。

1987年，第一个转Bt基因植物——转Bt基因烟草诞生，随后Bt基因被导入各类作物中。1995年，转Bt基因玉米、棉花和马铃薯3种作物首次在美国和加拿大实现了商品化。在中国，转Bt棉的种植面积近390万公顷，农民对Bt棉花的采用率达到93%。中国的棉田也没有再出现大规模的棉铃虫爆发事件。

揭开转基因植物的神秘面纱

转基因植物无非就是三大类，抗除草剂基因、抗虫基因、抗病毒基因。抗除草剂基因的原理就是让作物带上防毒面具，在旁边的杂草都被毒死的情况下能保全性命，这点以抗草甘膦的基因为代表。这些基因并不会有特别的代谢产物，自然也不会对人有毒害。

抗虫基因以Bt蛋白基因为代表，促使植物产生这种毒蛋白，Bt蛋白对付的只是昆虫的肠道，并不是人类的肠道，就好像人类吃巧克力可以吃得很兴奋，但是小狗吃了巧克力就会致死一个道理。

抗病毒的基因主要是一些抗强悍病毒的基因，基本原理与注射疫苗类似，让植物产生抗性。转基因番木瓜能够有效对抗番木瓜环斑花叶病毒(PRSV)，让番木瓜不至于从地球上消失，是最成功的案例。

随着人类对基因的认识越来越全面，直接修改作物基因的基因编辑技术也越来越成熟，传统上的导入新基因的方法很可能会成为历史。

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棉衬衫为何可以

吸收汗液？

棉花纤维有很好的吸湿性。棉纤维在吸收水分之后会变得胖胖圆圆的，就像泡发的方便面一样，棉花可以吸进相当于其重量1/4左右的水分。我们的汗液会被棉织物吸收，沿着纱线输送到衣物外表面，并蒸发到空气中，这样我们的皮肤就有干爽的感觉了。

随着人工合成纤维技术的发展，新兴的合成纤维有了比棉花纤维更好的吸湿排汗性能，所以在将来，棉花的主力地位仍然会维持很长时间。

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棉花进入中国之前，国人的衣服是什么做的？

从商周时期到秦汉时期，中国人的衣物都有明显的等级区分，只有王公贵族可以穿着蚕丝制成的衣物。直到西汉时期，也不是人们想怎么穿就怎么穿，即便是有财力购买丝绸的商人，如果地位不高，也只能把丝绸作为衣物内衬悄悄用在麻布衣服当中，产生了“丝里枲表”的特殊穿法。

另外，在棉花织物推广之前，麻布是中国人主要使用的衣物原料，在明代之前所说的布，指的就是麻布。如今，麻植物又成了新兴的纺织材料，麻质的衣物更凉爽透气，并且麻植物耐磨不易霉变，做夏天的衣物再合适不过了。好像我们找到了一种全新的纺织材料，其实并非如此，麻才是我们国家传统制衣材料。不过我们所说的麻并不是一种麻，而是对苎麻、亚麻、大麻的通称，而作为衣物历史最长的当属苎麻了。

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为什么麻布会扎人，棉布不会扎人？

中国古代的纺织材料主要是苎麻。同棉线一样，苎麻的线是由很多根苎麻纤维混合而成的。在合成纺线的时候，总会有一些纤维探出头来，这些纤维头被称为“毛羽”，它们就是让人感觉到刺痒的原因所在。再加上苎麻的纤维头是尖锐的，更是让人刺痒难耐。所以，在棉花实现大规模种植之后，苎麻就被从衣物主力的位置上赶了下来。

本文来自《知识就是力量》杂志，原标题《植物羊毛—棉花的科学世界》，撰文/史军，有删改，原创作品转载请注明来源。

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